Vegetationswandel in Sand-Kiefernwäldern der Spreewaldregion von 1965 bis 2010
Jennifer Reinecke
Thilo Heinken
02.11.2011
Eutrophierung:
Ursache für Vegetationswandel in nährstoffarmen
Sand-Kiefernwäldern?!
• Untersuchungen in anderen Waldökosystemen:
-> Vegetationwandel ist verbunden mit Eutrophierungseffekt-> aber: auch mit Veränderungen in der Vegetationsstruktur, verbunden mit verminderter Lichtverfügbarkeit (Verheyen et al., in press)
• Nährstoffarme Kiefernwälder:
-> besonders hohe Gefährdung durch Eutrophierung zu erwarten-> natürlicherweise offenere Kronen
Einleitung Methoden Ergebnisse Diskussion
Eutrophierung:
Ursache für Vegetationswandel in nährstoffarmen
Sand-Kiefernwäldern?!
���� Vergleich von historischen und rezenten Vegetationsaufnahmen auf
(semi-)permanenten Untersuchungsflächen
Klemm (1964 - 1966) :
• Kiefernwälder auf nährstoffarmen Sand-Standortenentlang eines Gradienten der N-Verfügbarkeit
• Detaillierte & umfassende Vegetationsaufnahmen
• Verlässliche Dokumentation von Moosen und Bodenflechten
Einleitung Methoden Ergebnisse Diskussion
� Ist Eutrophierung die Ursache für den Vegetationswandel in nährstoffarmen Sand-Kiefernwäldern?
� Ist das Ausmaß des Vegetationswandels abhängig von der ursprünglichen Nährstoffarmut der Wälder?
� Führt Eutrophierung zur Verarmung der Artenvielfalt in diesen Wäldern?
Einleitung Methoden Ergebnisse Diskussion
• Unterer Spreewald
• 1600 ha Wald
• Substrat: v.a. Talsande
• Podsole/ Braunerden
Einleitung Methoden
• Datengrundlage:Messtischblätter (1:5000)
• Wiederholungs-aufnahmen:77 Plots20 x 20 m
DiskussionErgebnisse
Diskussion
Einteilung nach ursprünglichem
Waldtyp (1965):
• Oligotroph (31)• Mesotroph (31)• Eutroph (15)
Oligotroph Mesotroph Eutroph
Cladonio-Pinetum Leucobryo-Pinetum Deschampsia-Pinus-Gesellschaft
MethodenEinleitung Ergebnisse
DiskussionMethodenEinleitung Ergebnisse
Variable Beschreibung
Alpha-Diversität Artenzahl pro Plot
Ordination (NMDS) Anordung der Plots anhand ihrer Artenzusammensetzung im n-dimensionalen Raum
VEGSHIFT Unterschied in Artenzusammensetzung zwischen den Untersuchungsjahren
Beta-Diversität Floristische Besonderheit eines Plots im Vergleich mit allen anderen Plots eines Untersuchungsjahres
Ellenberg Zeigerwerte Ungewichtete Mittelwerte pro Plot
Gewinner-/ Verlierer-/ Einwanderer-Arten
Signifikante Zunahmen/ Abnahmen in Deckungsgrad und Stetigkeit
Wandel in der Artenzusammensetzung:
Diskussion
ANOVA: SS = 0.09; p = 0.005 **
Einleitung Methoden Ergebnisse
Vegetationswandel:
Diskussion
Einwanderer Gewinner Verlierer p
mN 4.1 3.3 1.9 ***
mL 5.6 5.5 6.7 *
• Erhöhte N-Verfügbarkeit
• Verringerte Licht-Verfügbarkeit
Einleitung Methoden Ergebnisse
Vegetationswandel in Abhängigkeit vom Waldtyp:
Diskussion
Waldtyp
Variable Oligotroph Mesotroph Eutroph p
VEGSHIFT 0.6 A 0.51 B 0.55 **
∆mN 0.41 A 0.81 B 0.47 *
∆mL -0.5 A -0.17 B -0.21 B ***
Einleitung Methoden Ergebnisse
Ursachen für Abnahme der Lichtverfügbarkeit:
Ergebnisse Diskussion
• Zunahme in der Kronendeckung:
v.a. durch Zunahme von Laubgehölzen
Einleitung Methoden
Variable Oligotroph Mesotroph Eutroph p
[%] Änderung Kronendichte
0.55 5.06 24.53 **
• Zunahme/ Einwandern von Laubgehölzen in die Strauchschicht
• Lokal: Ausbildung von Dominanzbeständen von Adlerfarn, Gräsern oder Zwergsträuchern
• Abnahme von mL in oligotrophem Waldtyp von hohen L-Zeigerwerten der Flechten beeinflusst!
Homogenisierung in Abhängigkeit vom Waldtyp:
Diskussion
Waldtyp
Variable Oligotroph Mesotroph Eutroph p
∆ DivAlpha -0.81 A 6.1 B 7.07 B ***
∆ DivBeta -0.14 A -0.07 B -0.11 ***
Einleitung Methoden Ergebnisse
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Waldtyp oligotroph mesotroph eutroph RL T
Jahr der Aufnahme 1965 2010 1965 2010 1965 2010
Pinus sylvestris 100 100 100 97 93 100
Betula pendula 23 13 68 52 73 73
Betula pubescens 23 19 40 20
Quercus robur 3 3 19 19 40 47
Prunus serotina 19 20
Fagus sylvatica 13
Sorbus aucuparia 3 6 6 13 13
Picea abies 16 20 7
Frangula alnus 3 16 7
Baumschicht:
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Waldtyp oligotroph mesotroph eutroph RL T
Jahr der Aufnahme 1965 2010 1965 2010 1965 2010
Frangula alnus 23 52 97 73 100
Pinus sylvestris 16 87 48 55 40 40 G
Betula pubescens 29 16 29 33 13
Quercus robur 6 100 19 94 20 87 G
Sorbus aucuparia 45 26 94 40 93 G
Prunus serotina 35 6 52 73 G
Quercus rubra 29 74 40 E
Acer platanoides 10 19 7 E
Fagus sylvatica 6 52 47 E
Carpinus betulus 10 13
Populus tremula 13
Prunus mahaleb 6 6 13 E
Sorbus intermedia 3 13
Betula pendula 10 10 35 19 33 13
Picea abies 3 6 16 20 7
Strauchschicht:
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Waldtyp oligotroph mesotroph eutroph RL T
Jahr der Aufnahme 1965 2010 1965 2010 1965 2010
+-konstant
M Ptilidium ciliare 65 45 3 6 V V
Abnahme/Verschwinden
F Cladonia gracilis 71 19 6 7 V
M Dicranum spurium 55 23 3 V
F Cladonia rangiferina 61 3 2 V
F Cladonia uncialis 61 3 D V
F Cladonia arbuscula subsp. squarrosa 45 13 3 G V
F Cladonia ciliata 45 6 3 3 V
F Cladonia arbuscula subsp. mitis 52 13 3 3 V V
F Cladonia phyllophora 32 10 V
F Cetraria aculeata 39 V V
F Cladonia portentosa 23 6 3
Corynephorus canescens 16 7 7
Carex ericetorum 10 V
M Polytrichum piliferum 10 3
F Cladonia pleurota 10 3
F Cladonia foliacea 10 V
F Cladonia cervicornis subsp. verticillata 10 V
Krautschicht: Oliotroph (Cladonio-Pinetum-Typ)
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Krautschicht:
Meso-/ Eutroph (Leucobryo-Pinetum-/ Deschampsia-Pinus-Typ)
Waldtyp oligotroph mesotroph eutroph RL T
Jahr der Aufnahme 1965 2010 1965 2010 1965 2010
± konstant
Vaccinium myrtillus 26 39 100 97 80 80 G
Frangula alnus 10 26 87 97 80 100
Molinia caerulea 19 16 77 71 80 60
Carex pilulifera 16 19 74 68 80 47 V
Pteridium aquilinum 3 6 61 68 33 47 G
Maianthemum bifolium 3 32 45 40 80 G
Luzula pilosa 32 16 60 60
Zunahme/Einwanderung
Sorbus aucuparia 45 68 94 73 93 G
Melampyrum pratense 3 13 65 45 27 33
Dryopteris carthusiana 19 26 61 33 60 G
Rubus idaeus 3 45 60 E
M Aulacomium androgynum 3 29 47 E
Mycelis muralis 23 7 27
Milium effusum 23 27 E
M Lophocolea bidentata 3 10 13
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Waldtyp oligotroph mesotroph eutroph RL T
Jahr der Aufnahme 1965 2010 1965 2010 1965 2010
± konstant
Lysimachia vulgaris 3 6 47 47
Convallaria majalis 3 3 6 13 20 G
Abnahme/Verschwinden
Anthoxanthum odoratum 13 6 33 13
Luzula multiflora 10 3 27 V
Agrostis capillaris 10 3 6 3 47 20
Epilobium angustifolium 3 3 33 7
Nardus stricta 6 3 13 V
Poa pratensis 3 20 7
Potentilla erecta 27
Viola riviniana 20
Carex paniculata 20
Krautschicht: Eutroph (Deschampsia-Pinus-Typ)
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Krautschicht: Eutroph (Deschampsia-Pinus-Typ)
Waldtyp
Jahr der Aufnahme
oligotroph mesotroph eutroph RL T
1965 2010 1965 2010 1965 2010
Zunahme/Einwanderung
Calamagrostis epigejos 6 16 23 65 87 80 G
M Scleropodium purum 19 13 71 67 100 G
Rubus fruticosus agg. 13 3 42 33 60 G
M Poytrichum formosum 26 6 32 33 27 G
Galeopsis sp. 10 3 13 20 33
Hieracium sp. 13 3 13 27 33
Calamagrostis canescens 3 13 13 20
Moehringia trinervia 10 48 20 73 G
M Plagiomnium affine 3 35 27 60 G
Holcus mollis 3 6 10 33 67 G
Fallopia dumetorum 6 6 27 G
Urtica dioica 3 20
Chelidonium majus 13
Arrhenatherum elatius 13
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Krautschicht: alle Waldtypen
Waldtyp
Jahr der Aufnahme
oligotroph mesotroph eutroph RL T
1965 2010 1965 2010 1965 2010
± konstant
Deschampsia flexuosa 77 100 100 100 93 100 V
Quercus robur 48 100 94 94 73 87
M Pleurozium schreberi 58 97 77 81 73 60 G
Pinus sylvestris 45 94 87 71 67 67 G
M Pohlia nutans 65 71 68 48 67 40 V
Vaccinium vitis-idaea 16 19 32 35 53 20 G
Rumex acetosella 26 16 16 13 33 20
Festuca ovina 32 29 10 13 20
Abnahme/Verschwinden
M Leucobryum glaucum 48 45 61 10 47 20 V V
Betula sp. 13 39 3 53 7
Zunahme/Einwanderung
M Brachythecium sp. 42 94 80 E
Prunus serotina 35 6 52 73 G
Carex arenaria 10 10 20
Eutrophierung (und Kronenschluss) verursachen Vegetationswandel:
Methoden Diskussion
Oligotroph Mesotroph Eutroph
Standortfaktoren -> Verhindern das
Eindringen von N-Zeigern
Sukzession-> Überlagert den Eutrophierungseffekt
Verlust von Spezialisten N-armer Standorte
Stärkster Eutrophierungseffekt
Zunahme von Laubwald-Arten
Einleitung Ergebnisse
Regeneration
• Substrat spielt keine Rolle für den Vegetationswandel, nur der ursprüngliche Waldtyp
N-Deposition
• Völlig neue Artenzusammensetzungen
• N-Zeiger auch in oligotrophem Waldtyp (z.B. Brachythecium)
Diskussion
Eutrophierung: Regeneration nach früherer
Streunutzung oder atmosphärische N-Deposition?!
Einleitung ErgebnisseMethoden
DiskussionEinleitung Methoden Ergebnisse
0,0
5,0
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15,0
20,0
25,0
30,0
oligo1965
oligo2010
meso1965
meso2010
eu1965
eu2010
Arte
nzah
l
KormophytenRL-
KormophytenRL
Moose &Flechten RL-
Moose &Flechten RL
Bedeutung für Biotop- und Artenschutz:
• (Moose und) Flechten des Cladonio-Pinetum!
• Eutrophierung ist Ursache für Vegetationswandel in nährstoffarmen Sand-KiefernwäldernAber: Auf reicheren Flächen durch natürliche Sukzession auch Kronenschluss -> Deposition und Regeneration
• Ausmaß und Art des Vegetationswandels abhängig vom Waldtyp-> Flechten-Kiefernwälder besonders gefährdet
• Eutrophierung führt zur Verarmung der Artenvielfalt trotz lokalem Anstieg der Artenzahlen
Zusammenfassung
• Gunther Klemm
• Monika Wulf & Tobias Naaf (Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF))
• Jörg Müller
• Uwe Trepte (Oberförsterei Krausnick) & Edwin Eisbrenner (Oberförsterei Straupitz)
Danksagung
Vegetationswandel in Sand-Kiefernwäldern der Spreewaldregion von 1965 bis 2010
Jennifer Reinecke
Thilo Heinken
02.11.2011
Einleitung DiskussionMethoden Ergebnisse
Waldtyp oligotroph mesotroph eutroph
Jahr der Aufnahme 1965 2010 1965 2010 1965 2010
Höhe Baumschicht [m] 14.9 17.4 17.6 20.8 17.0 19.7
Deckung 1. Baumschicht [%] 29 34 28 30 20 35
Deckung 2. Baumschicht [%] 0 2 1 12 2 17
Deckung Strauchschicht [%] 1 2 6 6 13 4
Deckung Krautschicht [%] 13 21 75 66 84 58
Deckung Moosschicht [%] 36 75 (28) 29 (6) 21
Artenzahl Gefäßpflanzen 6.3 12.8 16.0 23.4 18.9 22.3
Artenzahl Moose 3.9 4.6 3.8 6.0 3.3 6.2
Artenzahl Flechten 7.7 1.3 1.5 0.1 0.0 0.1